Реактивный щеткодержатель

(рГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ О повышения надежно оты путем повышен тойчивости щетки, хней грани и угол но нормали к пове а находятся в отн нимально допустим грани изношенной циальный размер - 7, а высота опорн ыбрана по соотнош 4-07 5 овог м. В.В.Куй 21,3.047.5 )(54)(57) РЕАКТИВНЫЙ ЩЕТКОДдля электрических машин, скорпус со щеткой, имеющей скней грани, установленной с нотносительно нормали к поверколлектора и контактирующейгранью с опорной стенной кор(21) 3 (22) 2 (46) 2 (72) А (71) К Красно бышева (53) 6 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН САНИЕ ИЗОБРЕ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 610534/29.06.833.09.84. Бюл. 9.А.Козловуйбышевский ордего Знамени инсти целью са раб кой ус ее вер ситель лектор 1,4,ми новой танген 1, 5-1, пуса в ти и ресуря механичесугол скоса наклона отно хности колошении 0,7- я высота боетки и ее в отношении й стенки кор нию(1,3-0,02)аг,опорной стенки корпу енциальный разугол ее наклона отнормали к поверхнолЕктора, град;высота иэнашиващетки.где20 Изобретение относится к электро- машиностроению, а именно к конструкции реактивного шеткодержателя для электрических машин со скользящим контактом, и может найти применение в авиационных и наземных транспорт ных генераторах с затрудненными условиями коммутации.Известны реактивные шеткодержатели для электрических машин, содержащие корпус со щеткой, установлен- О ной с наклоном относительно нормали к поверхности коллектора и контактирующей боковой гранью с опорной стенкой корпуса 11 .Однако эти шеткодержатели обла дают недостаточной надежностью работы щетки, особенно при высоких частотах вращения коллектора, поэтому не получили широкого применения.Известны также реактивные щеткодержатели для электрических машин, содержащие корпус со щеткой, имеющей скос верхней грани, установленной с наклоном относительно нормали к поверхности коллектора и контактирующей боковой гранью с опорной стенкой корпуса 2 .Однако известные щеткодержатели обеспечивают недостаточно высокие надежности и ресурс работы щетки, так как механическая устойчивость, а следовательно, и надежность работы щетки в значительной степени зависят от соотношений между конструктивными размерами щеткодержателя. При недостаточной величине отношения угла скоса верхней грани щетки к углу ее наклона относительно нормали к поверхности коллектора или при недостаточной высоте опорной стенки корпуса могут возникать тангенциальные 40 вибрации щетки, которые сопровождаются ее соударениями с опорной стенкой корпуса, с коллектором, приводят к нестабильности скользящего электрического контакта, к сколам и выкрашиваниям на острой кромке щетки, на ее боковых гранях, и к повышению вероятности отказа узла токосъема. Это особенно проявляется в начальный период работы, когда щетка не изношена,50 а также в заключительный период, когда шматка изношена и имеет минимальную высоту боковой грани. Для повышения механической устойчивости и надежности работы щетки в заключительный 55 период увеличивают минимально допустимую высоту боковой грани щетки, но это снижает ее рабочий ресурс и приводит к увеличению неиспользуемого остатка.60 Целью изобретения является повышение надежности и ресурса работы щетки путем повышения ее механической устойчивости. Ь 5 Поставленная цель достигается тем, что в реактивном щеткодержателе, содержащем корпус со щеткой, имеющей скос верхней грани, установленной с наклоном относительно нормали к поверхности коллектора и контактирую. шей боковой гранью с опорной стенкой корпуса, угол скоса ее верхней грани щетки и угол наклона относительно нормали к поверхности коллектора находятся в отношении О, 7-1, 4, минимально допустимая высота боковой грани изношенной щетки и ее тангенциальный размер - в отношении 1,5- 1, 7, а высота опорной стенки корпуса выбрана по соотношению Р 1 1,51 + (1,3-0,021 Ьг,высота опорной стенки корпуса;с - тангенциальный размер щетки;ь - угол ее наклона относительно нормали к поверхностиколлектора, град;ьг - высота иэнашиваемой частищетки.Выбор отношения угла скоса верхней грани щетки к углу ее наклона относительно нормали к поверхности коллектора в пределах О, 7-1, 4 позволяет повысить механическую устойчивость щетки, исключить ее тангенциальные вибрации, сколы и выкрашивания на гранях в заключительный период работы, а следовательно, повысить надежность. Выбор отношения минимально допустимой высоты боковой грани изношенной щетки к ее тангенциальному размеру в пределах 1,5-1,7 позволяет воспользоваться повышением механической устойчивости щетки в заключительный период работы более чем на 25 снизить высоту ее неиспользуемого остатка и повысить, таким образом, ресурс работы. Выбор высоты опорной стенки корпуса иэ условия Р 3 1,5 с + (1,3-0,02 ос) ь: позволяет повысить механическую устойчивость щетки, исключить ее тангенциальные вибрации, сколы и выкрашивания на гранях в начальный периодработы, а следовательно, повысить нанежность. Кроме того, поскольку повышение механической устойчивости щетки приводит к снижению скорости ееизноса, то это позволяет дополнительно повысить ресурс работы. На фиг. 1 изображен щеткодержатель, на фиг. 2 и 3 - схемы сил, действующих на щетку при ее максимальной, минимальной высоте и контактировайии с эксцентричным коллектором, на фиг. 4 и 5 - расчетные схемы щет-. кодержателя.сбегающий край (точку А) и начинаетвибрировать, соударяясь верхней частью с опорной стенкой 3 корпуса 1, анижней - с коллектором 4.Это может принести, как и в предыдущем случае, к отказу узла токосъема и происходит при минимальнойвысоте щетки. С износом щетки верхний край ее боковой грани (точка О)опускается ниже верхнего края опорной стенки корпуса (точка С). Еслипри этом точка приложения равнодействующей Я в процессе перемещенийподнимается выше точки 0 (фиг. 3),то щетка опрокидывается на набегающийкрай (точку Е)и теряет устойчивость,В предложенном щеткодержателепредусмотрены такие отношения егоконструктивных раэмерон, при которыхравнодей"твующая М в процессе всех,перемещений по опорной стенке 3 невыходит эа пределы эоны устойчивости(точки С и 0, а также 0 и Р) привсех изменениях высоты щетки. Дляопределения этих отношений рассмотримрасчетную схему щеткодержателя (фиг.4),Обозначения на расчетной схеме:высота опорной стенки корпуса,тангенциальный размер щетки, Ьг - высота иэнашиваемой части щетки, 6зазор между щеткодержателем и коллектором вдоль боковой грани щетки,г - минимально допустимая высотаМ 1 Дбоновой грани изношенной щетки, Аугол наклона щетки относительно нормали Оп к поверхности коллектора,угол скоса верхней грани щетки,4 - угол трения между щеткой и коллекторомВысота опорной стенки корпуса 6определяется из условия устойчивостимаксимально высокой щетки против опро.кидывания на набегающий край (точкуЕ), которое требует, чтобы равнодействующая Б. Не выходила эа точку С,т.е. чтобы отрезок ЕС на фиг. 3 былне меньше отрезка Е 8; ЕС ) ЕВ, илий + Г 2 г , + 0 В.Отсида после преобразований получается условие(г,- д.) + В Г,гдев 1 п 9 сон(- у )В тч.зп К +- у 7Таким образом, выбор отношения угла скоса верхней грани щетки к углуее наклона относительно нормали кповерхности коллектора в пределах0,7-1, 4, отношения минимально допустимой высоты боковой грани изношенной щетки к ее тангенциальному размеру в пределах 1,5-1,7 и выбор высоты опорной стенки корпуса иэ условияЫ 3 1,.5 С + (1,3 -0,02 Ы) агпозволяет повысить механическую устойчивость щетки, надежность, и на30-35 ресурс ее работы. Щеткодержатель содержит корпус 1 с реактивной щеткой 2, контактирующей своей боковой гранью с опорной стенкой 3 корпуса, нижней гранью с коллектором 4, а верхней с нажимным рычагом 5, ось б вращения которого размещена в опорах корпуса со стороны его опорной стенки 3. Нажимной рычаг 5 соединен с одним концом пружины 7 растяжения, другой конец которой соединен с корпусом 1Пружина 7 растяжения (фиг. 2 и 3) воздействуя посредством нажимного рычага 5 на верхнюю грань щетки 2, создает силу нажатия Р , которая направлена перпендикулярно плоскости 15 верхней грани щетки. Сила Р прижимает щетку 2 к вращающемуся коллектору 4 и создает силу реакции Ц коллектора 4, направленную под углом Ч относительно нормали А к поверхности 20 коллектора н точке А в сторону его вращения, где- угол трения между щеткой и коллектором. Силы Р и 7 создают равнодействующую В, которая прижимает щетку 2 боковой гранью к 25 опорной стенке 3 корпуса 1, обеспечивая ее надежную работу и устойчивость контакта между щеткой и коллектором при условии, что точка приложения В равнодействующей Б к опорной стенке 3 не выходит за ее края (точки С и О). При понороте коллектора вследствие его неизбежной эксцентричности и овальности зона непосредственного механического контакта между щеткой и коллектором перемещается н точку Е, а равнодействующая Й в точку Г. Таким образом, при вращении эксцентричного и овального коллектора точка приложения в щетке силы реакции коллектора ц непрерывно 40 перемещается между точками А и Е, а равнодействующая 71 - по опорной стенке 3 корпуса 1 между точками С и О,Если в процессе этих перемещений точка В приложения равнодействующей 45 выходит за край опорной стенки 3 (точку С), то щетка опрокидывается на набегающий край (точку Е) и начинает вибрировать, соударяясь нижней частью с опорной стенкой 3 корпуса и с 50 коллектором 4. Это приводит к потере устойчивости контакта, сколам и выкрашиваниям на острой кромке щетки и ее боконых гранях. Такие условия (фиг.2) легче всего возникают при максималь ной высоте щетки.С износом щетки и приближением ее высоты к минимальной появляется двоякая воэможность потери устойчивости щетки. 60Равнодействующая Б все ближе подходит к нижнему краю опорной стенки (точке Р фиг. 3.), Если н процессе перемещений точка г выходит вниз эа точку 0, то щетка опрокидывается на65Составитель В.Попова Редактор П.Коссей Техред М.Гергель Корректор В.Синицкая Заказ 6784/40 . Тираж 590 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская .наб , д. 4/5Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4